極端重載切削變載荷條件下刀具脆性破損研究.pdf

1、由于大型筒節(jié)等軸類鍛件由萬噸水壓機直接鍛造而成，其外表面加工圓周面存在著極大的偏心量，且表面待加工條件惡劣，存在著氧化皮、夾砂、鏟溝等各類鍛造缺陷，在加工過程中，對重型車刀和機床系統(tǒng)的形成巨大沖擊。從而在極端重載切削變載荷條件下，由于沖擊破損和疲勞破壞造成刀具的脆性破損，嚴重影響刀具使用壽命短，頻繁換刀也嚴重阻礙了生產(chǎn)效率的提高。
　　首先，本文對重型車刀斷裂的種類進行了歸納分析，通過對2.25Cr-1Mo-0.25V鋼、45鋼和

2、1Cr18Ni9Ti不銹鋼3種材料進行切削加工性對比研究，分析了極端重載條件下切削力和切削溫度的特點，并指出了控制刀具脆性斷裂的因素，即引發(fā)刀具斷裂的裂紋種類及其分布和刀具硬質(zhì)合金材料的斷裂韌性，描繪出了刀具斷裂韌性與刀具基體厚度的關(guān)系曲線。通過分析重型車刀斷裂區(qū)域的應(yīng)力，描繪出了前、后刀亟上的應(yīng)力分布圖，并從疲勞斷裂系數(shù)的角度給出了熱-力耦合作用下引發(fā)刀具疲勞斷裂的極限條件。
　　其次，本文從疲勞破壞角度分析了重型車刀的脆性破損

3、。從機械疲勞和熱疲勞兩方面對變載荷下重型車刀的疲勞行為進行了分析。通過交變載荷斷續(xù)切削實驗揭示了變載荷下重型車刀基體內(nèi)的疲勞裂紋的擴展機理，并使用應(yīng)力強度因子范圍的概念來確定在重型切削過程中疲勞裂紋擴展規(guī)律。此外，使用第一類許用應(yīng)力理論評估了重型刀具的動態(tài)強度，并通過ANSYS軟件對重型車刀變載荷下熱力耦合進行了仿真驗證。
　　最后，本文設(shè)計并進行了變載荷下重型車刀脆性破損的實驗。為了模擬現(xiàn)實生產(chǎn)中的變背吃刀量及筒節(jié)偏心所造成的沖